第7章-钣金焊接工艺及设备

汽车钣金第7章钣金焊接工艺及设备学习内容7.1气焊工艺7.2手工电弧焊工艺及设备7.3电焊工艺及设备7.4气体保护焊工艺及设备学习任务学会运用气焊、手工电弧焊、气体保护焊设备进行焊接操作。汽车钣金7.1气焊工艺•焊前准备•选择焊丝•选择气焊熔剂•选择焊接火焰•气焊操作汽车钣金焊前准备•观察钢板厚度•清除污物卷边接头对接接头（不开坡口）对接接头（开坡口）汽车钣金选择焊丝•焊丝牌号•焊丝直径焊件厚度与焊丝直径的关系焊件厚度（mm）1～22～33～55～1010～1515焊丝直径（mm）不用焊丝或1～222～33～54～66～8汽车钣金选择气焊熔剂根据焊件的成分及其性质进行选择。一般碳素结构钢气焊时不需要气焊熔剂，而不锈钢、耐热钢、铸铁、铜及铜合金、铝及铝合金气焊时，则必须采用气焊熔剂，才能保证焊接质量。汽车钣金选择焊接火焰名称示意图说明中性焰焰心内焰外焰焰心呈尖锥形，色蓝白而明亮，轮廓清楚，外焰呈淡橘红色。如氧气有杂质，氧气和乙炔的比例为1.1~1.3:1，此火焰不含氧化物，焊缝质量良好碳化焰焰心内焰外焰焰心呈蓝白色，外周包着一层淡蓝色的火焰，轮廓不清楚，外焰呈橘红色，伴有黑烟。氧和乙炔的比例小于1:1。碳化焰能使金属的含碳量增加，增加钢的强度和硬度，降低钢的塑性及可焊性氧化焰焰心外焰焰心呈淡蓝色，内焰已看不清楚，焊接时会发出“嗖嗖”的声音。氧气和乙炔的比例大于1.3:1。过多的氧会和铁发生作用，生成氧化铁。使钢的性质变脆、变坏，熔池的沸腾现象也严重了汽车钣金焊接金属与火焰性质的选择母材金属火焰种类母材金属火焰种类低、中碳钢中性焰黄铜氧化焰纯铜中性焰镀锌铁板氧化焰铝及铝合金中性焰高速钢碳化焰铝、锡中性焰硬质合金碳化焰青铜中性焰或轻氧化焰高碳钢碳化焰不锈钢中性焰或轻碳化焰铸铁碳化焰铬镍钢中性焰或轻碳化焰汽车钣金气焊操作•预热•焊接•收尾汽车钣金预热在焊接开始时，对焊件进行预热。将火焰对准接头起点进行加热，为了缩短加热时间，尽快形成熔池，可将火焰中心（焊炬喷嘴中心）垂直工件放置。当熔池即将形成前，将焊丝伸向熔池同时进行加热。汽车钣金焊接加热结束后，倾斜火焰中心，待焊丝熔滴填满熔池，移动火焰和焊丝连续进行焊接。在焊接过程中，火焰倾斜角可根据焊件厚度在20°～60°之间选择。同时，要操纵焊炬使火焰做斜上方的摆动，断续对熔池和焊丝加热，不断形成新的熔池和焊丝熔滴，使得焊接得以连续进行.汽车钣金收尾当焊接结束时，为了使焊缝成形良好，要将最终的弧坑填满。这时，可将火焰中心的倾斜角置于更小，并使火焰摆动以防止烧坏焊件，同时加热焊丝使快速形成熔滴注满弧坑。汽车钣金7.2手工电弧焊工艺及设备•电弧焊机的使用•焊条的选用•焊条电弧焊的基本操作技能汽车钣金电弧焊机的使用交流弧焊变压器弧焊发电机汽车钣金焊条的选用焊条按用途可分为九类：碳钢焊条、低合金焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铝及铝合金焊条及特殊用途焊条等；按药皮成分的类型可分为八类，如氧化钛型、氧化钛钙型、低氢型等；根据焊条药皮熔化后形成熔渣的化学性质，又可将焊条分为酸性焊条和碱性焊条两种。酸性焊条形成的焊缝力学性能较差，尤其是塑性、韧性较差。使用酸性焊条焊接时，焊缝成形好，清渣容易。生产中常用的结构钢焊条E4303,E5003都属于酸性焊条，药皮属氧化钛钙型，熔渣属酸性，可交、直流电源两用。碱性焊条形成的焊缝金属力学性能较好，一般多用来焊接重要结构。碱性焊条焊接时，焊缝成形比较困难，不容易清渣。生产中常用的结构钢焊条E5015等属于碱性焊条。碱性焊条要求电弧稳定，故一般只能采用直流反极性接法，即焊件接负极，焊钳接正极。汽车钣金焊条电弧焊的基本操作技能•焊条规格的选择•调整焊接电流•引弧•运条•焊接位置•收尾汽车钣金焊条规格的选择有关工艺文件对所用焊条的规格和型号都有明确规定，但对定位焊所用焊条的规格，有时也要根据实际情况加以选择。选择焊条时，一方面要考虑焊件的厚度与焊条直径的选用关系，同时，还要考虑保证焊点的连接强度、焊接坡口的形式、外观质量以及对下道焊接工序的影响等。焊件厚度（mm）≤1.5234～56～12≥12焊条直径（mm）1.523.23.2～44～55～6表焊件厚度与焊条直径的选用关系汽车钣金调整焊接电流•在一块与焊件等厚的钢板条上引弧并试焊一段，观察电弧、焊条的熔化速度、熔池、熔渣飞溅以及焊缝成形等，来判断电流大小是否合适。•电流大时，电弧吹力大，焊条熔化速度快，熔池深，飞溅大，焊缝低平，并有咬边现象。•电流小时，电弧吹力小，焊条熔化速度慢，熔池浅，飞溅小，焊缝窄而高且不平整，甚至引弧都很困难。汽车钣金引弧划擦法引弧直击法引弧汽车钣金运条•直线形运条法•直线往复运条法•锯齿形运条法•月牙形运条法•三角形运条法•环形运条法汽车钣金焊接位置•平对焊接•平角焊接•立焊•横焊•仰焊汽车钣金平对焊接汽车钣金平角焊接汽车钣金立焊汽车钣金横焊汽车钣金仰焊汽车钣金收尾•画圈收尾法•后移收尾法•反复断弧收尾法汽车钣金7.3点焊工艺•整平表面•清洁焊件表面•在焊件表面涂上导电性能好的透焊防蚀涂料•使电极头与板件表面保持垂直•对于三层或多层板的点焊，则应焊两次。•焊点间距的大小应控制在不致形成支路电流的范围内。汽车钣金7.4气体保护焊工艺及设备•熔极惰性气体保护焊•二氧化碳气体保护焊汽车钣金熔极惰性气体保护焊操作步骤•将焊口表面清洁与夹紧•准备好焊机•在支架上安装并固定好焊丝盘•把搭铁夹子夹到焊接部位附近的裸露金属处•检查各接头、接口处的密封情况。•调整送丝辊，使它对焊丝正好有足够大的压力•焊接电流的确定•调整好焊接电压•确定焊丝外伸长度•选择好焊枪的倾角•确定保护气体的流量•确定焊接的速度•选择好合适的焊接方式进行焊接汽车钣金将焊口表面清洁与夹紧汽车钣金在支架上安装并固定好焊丝盘汽车钣金装上各接头和接口汽车钣金焊接电流与焊丝直径和焊件厚度的关系120A～150A100A～120A60A～90A————0.8—100A～120A60A～90A50A～60A40A～50A——0.8———50A～60A40A～50A30A～40A20A～30A0.43.02.51.51.2≤1.20.80.4焊件厚度(mm)（mm）焊丝直径汽车钣金确定焊丝外伸长度汽车钣金选择焊枪的倾角汽车钣金焊接速度与焊件厚度的关系表焊件厚度(mm)焊接速度(cm/min)0.8105.0～115.0＞0.8100.01.290.0～100.01.580.0～85.0汽车钣金焊接方式汽车钣金二氧化碳气体保护焊操作步骤•选择合适的焊丝直径•选择合适的焊接电流•选择电弧电压•选择合适的焊接速度•确定焊丝伸出长度•选择CO2气体流量•电源极性的选择•选择回路电感•引弧汽车钣金7.4.3焊接缺陷的原因与预防缺陷示意图说明主要原因气孔和陷坑气体进入焊接金属中会产生气孔和陷坑(8)焊缝表面不干净咬边咬边是由于过分熔化的母材形成一个凹槽，使母材的横截面减小，严重降低了焊接部位的强度(6)焊炬角度不稳定熔化不透这种现象发生在母材与焊接金属之间，或发生在两种熔敷金属之间(3)焊接部位不干净焊瘤角焊比对接焊更容易产生焊瘤。焊瘤会引起应力集中而导致过早腐蚀(4)电流太小焊接熔深不够此种缺陷是由于金属板熔敷不足而产生的(3)焊丝端部没有对准两层金属板的对接位汽车钣金缺陷示意图说明主要原因焊接溅出物太多过多的溅出物在焊缝的两边形成许多斑点和凸起(3)焊炬角度太大溅出物在角焊缝处容易产生溅出物(2)焊丝规格不正确垂直裂纹裂纹通常只发生在焊缝顶部表面焊缝表面被脏物弄脏（油漆、油污、锈斑）焊缝不均匀焊缝不是均匀的流线形，而是不规则的形状导电嘴的孔被损坏或变形，焊丝通过嘴口时发生振动烧穿焊缝内有许多孔(4)焊炬至母材之间的距离太短汽车钣金锅炉压力容器压力管道焊工考试规则汽车钣金第一十三条：焊接操作技能考试应从焊接方法、试件材料、焊接材料及试件形式等方面进行考核。焊接方法及代号见表1，焊条类别代号及适用范围见表2，试件钢号分类及代号见表3，各种试件形式、位置及代号见表4，焊接要素及代号见表5。汽车钣金表1焊接方法及代号焊接方法代号焊条电弧焊SMAW钨极气体保护焊GTAW熔化极气体保护焊GMAW（含药芯焊丝电弧焊FCAW）埋弧焊SAW汽车钣金（一）、“2002年考规”对八种焊接方法的焊工考试作出规定，除此以外的焊接方法都按四十三条规定进行考试。•药芯焊丝电弧焊考试规定与熔化极气体保护焊相同，常用半自动与自动焊方式(实质上是手工焊与机械焊）。•堆焊不能称为焊接方法，只是焊接方法的运用，各种焊接方法焊接操作技能考试规定也适用于堆焊的运用。•对于焊接方法按“2002年考规”分为手工焊接和机械化焊接两种方法；汽车钣金对焊工操作技能“2002年考规”分为手工和焊机操作技能两种。对试件对接形式分为板材对接焊缝、管材对接焊缝和管板角接头试件三种。焊接不锈钢复合钢之间焊缝及过渡焊缝的焊工，应取得耐蚀堆焊资格汽车钣金表2焊条类别、代号及范围焊条类别焊条类别代号相应型号牌号适用焊件的焊条范围钛钙型F1EXX03J422/J502F1纤维素型钛型F2EXX10J505GXF1、F2钛型、钛钙型F3EXXX(X)-16/-17G202F1、F3低氢型、碱性F3JEXX15/-16J427/J507R507/R307F1、F3、F3J钛型、钛钙F4EXXX(X)-16/-17A132/A302F4碱性F4JEXXX(X)-16/-17A137/A307F4、F4J汽车钣金.二、锅炉、压力容器和压力管道使用国产焊条所执行的国家标准有三个：GB/T983－1995，GB/T5117－1995，GB/T5118－1995，行业标准一个：JB/T4747－2002。•表2焊条代号、类别及适用范围•①F1钛钙型EXX03F1（J422、J502)GB/T5117•这类焊条为钛钙型，药皮中含30%以上的氧化钛和20%以下的钙或镁的碳酸盐汽车钣金矿，熔渣流动性良好，脱渣容易，电弧稳定熔池适中，飞溅少，焊波整齐。这类焊条适用于全位置焊接，焊接电流为交流或直流正、反接，主要焊接较重要的碳钢结构。②F2纤维素型EXX10，EXX11，（GB/T5117）EXX10－X，EXX11－X，（GB/T5118）EXX10、EXX10－X型焊条为高纤维素钠型药皮中纤维素含量较高，电弧稳定，焊接时有机物在电弧区分解产生大量的气体，保护熔敷金属，电弧吹力大，熔深较深。汽车钣金熔化速度快，熔渣少，脱渣容易，熔渣覆盖较差，通常限制采用大电流焊接。这类焊条适用于全位置焊接，特别适用于立焊、仰焊的多道焊和有较高射线检测要求的焊缝，也可用于向下立焊，焊接电流为直流反接。如J505GX（GB/T5118）适用焊件的焊条范围：F1、F2汽车钣金③F3钛型、钛钙型型号：（GB/T983)EXXX（X）－16型焊条（G202),药皮可以是碱性的，也可以是钛型或钛钙型。适用于交流或直流焊接，为了在交流施焊时获得良好的电弧稳定性，这类焊条药皮中一般都含有易电离元素如钾，直径不大于4.0mm的焊条可用于全位置焊接。适用焊件的焊条范围：F1、F3。汽车钣金④F3J低氢型、碱性GB/T5117J426、J506、J507GB/T5118J427、J507、J507RHGB/T983G207汽车钣金EXX15、EXX15－X型焊条，这类焊条为低氢钠型。药皮主要组成物是碳酸盐矿和萤石，碱度较高，熔渣流动性好，焊接工艺性能一般，焊波较粗，角焊缝略凸，熔深适中，脱渣性能好，焊接时要求焊条干燥，并采用短弧焊。这类焊条可全位置焊接，焊接电流为直流反接。这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能。汽车钣金EXX16、EXX18－X型焊条，这类焊条为低氢钾型药皮。在与EXX15、EXX15－X型焊条药皮基本相似的基础上添加了稳弧剂，如钾水玻璃等，电弧稳定，工艺性能、焊接位置与EXX15型焊条相似，焊接电流为交流或直流反接。这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能。适用焊件的焊条范围：F1、F3、F3J汽车钣金⑤F4钛型、钛钙型GB/T